Forza magnetica e campo magnetico

[jaelec]

Pur non volendo dare niente per scontato, avevo proprio per questo aggiunto l'elemento del campo B variabile altrimenti non si sarebbero indotte correnti nell'alluminio. Quindi adesso chiedo: un cubetto di alluminio posto in un certo punto di un campo magnetico variabile generato da una bobina cava, non sottoposto alla gravità e non sottoposto ad attriti altri se non quello di resistenza dell'aria (supponiamo molto densa per le ragioni di prima) che percorso farà? Sarà un percorso ortogonale a B o parallelo a B? Dove si fermerà, se si fermerà? Questo percorso sarà "analogo" a quello di un pezzettino di ferro?

Se potessi fare esperimenti reali non farei domande...Cerco di fare esperimenti di pensiero con l'aiuto di qualcuno di voi...

[EcoTan]

E' bellissimo googlare Ferro Fluido

[davidde]

Ciao a tutti,
non sono sicuramente un esperto in materia ma secondo me dovrebbe funzionare così:
ferro e alluminio si dovrebbero comportare allo stesso modo anche applicando al solenoide una corrente continua. L'unica differenza è che sul cubetto di alluminio dovrebbero agire forze magnetiche molto meno intense di quelle che si avrebbero nel caso in cui il cubetto fosse di ferro questo perché l'alluminio è una sostanza paramagnetica e di conseguenza ha una permeabilità prossima a quella del vuoto mentre il ferro essendo appunto ferromagnetico ha una permeabilità molto più elevata.
Nel caso ideale in cui non si avesse alcun'altra forza che agisse sul cubetto se non quella magnetica generata dal solenoide il cubetto si fermerebbe esattamente al centro del solenoide internamente ad esso (perché il campo è molto più intenso all'interno rispetto che all'esterno) e per arrivare li si muoverebbe seguendo le linee di campo.

[RenzoDF]

... per arrivare li si muoverebbe seguendo le linee di campo.

Questo avviene solo per punti sulla linea di forza assiale, in quanto, in generale, la forza è diretta nella direzione del più forte incremento del campo magnetico.

[davidde]

E' si è vero, se il blocchetto non è sull'asse del solenoide non si comporta come avevo pensato.
Grazie Renzo !

[jaelec]

Ho usato l'alluminio per trascurare il suo paramagnetismo e considerare le sole correnti indotte, per semplificare in qualche modo la questione, perché se no avevo pensato a un pezzo di legno nel quale erano inscastonate delle spire di corrente per poter rendere l'idea...

Insomma alla fine il mio obiettivo è sempre quello di dare risposta alle domande iniziali della discussione e cioè, riportando il tutto al caso specifico, mi chiedo perché se forza agenti su fili (spire) e campo magnetico sono ortogonali poi va a finire che il cubetto di alluminio con le correnti indotte al suo interno si sposta lungo le linee di campo di B? Intuisco che per forza di cose sto prendendo un abbaglio, ma non riesco a capire dove...scusate anche l'insistenza...

[EcoTan]

Ok ha una componente radiale anche all'interno ma come rispondi alla domanda che ti avevo fatto avendo precisato ciò?

La componente radiale del campo magnetico interno, facendo il prodotto vettore per la corrente amperiana tangenziale, produce appunto quella componente assiale della forza di cui cerchi la spiegazione.

EDIT Ovviamente non sto dicendo che la forza si calcoli applicando la legge di Lorentz alle correnti amperiane, ma su tua insistente richiesta sto mostrando la compatibilità concettuale della forza assiale con la formulazione della forza di Lorentz.

[davidde]

Non capisco perché tiri dentro le correnti indotte, non è che se non hai corrente indotta non hai magnetizzazione. Un magnete magnetizza un pezzo di ferro senza indurgli alcuna corrente, "semplicemente" quando avvicini il magnete al ferro il campo magnetico proprio del magnete sollecita i domini del ferro e li porta ad allinearsi tutti nella stessa direzione, questo riallineamento porta il ferro stesso a magnetizzarsi e a comportarsi come un magnete.
La stessa cosa per il ferro avviene se a sollecitarlo è un solenoide. La corrente che percorre le spire del solenoide genera un campo magnetico, se in prossimità di questo campo magnetico vi è del ferro questo si magnetizzerà. Il verso della magnetizzazione indotta sul ferro (mi riferisco a polo nord e polo sud) sarà lo stesso di quello del campo magnetico che l'ha generata e di conseguenza poli opposti si troveranno affacciati, il magnete attirerà così un pezzo di ferro e un solenoide tenderà a risucchiare al suo interno lo stesso pezzo di ferro.

Magari questo video ti potrebbe aiutare:

[jaelec]

Non capisco perché tiri dentro le correnti indotte...

Convinto, magari a torto, che un campo magnetico in ultima analisi esercita una forza su qualche oggetto perché esercita una forza su cariche in moto in qualche modo solidali con l'oggetto, ho tirato in ballo le correnti indotte perché cercavo di evitare risposte alle mie domande che facessero riferimento, per esempio, al fatto che i magneti si attraggono. Mi si dice che un pezzo di alluminio con delle correnti indotte al suo interno si sposta, almeno da un certo punto in poi, seguendo le linee di campo di B. Rispetto a ciò io vorrei sapere nello spostarsi come sono diretti campo B, forza e correnti e quindi capire da ciò perché l'oggetto si sposta lungo le linee di B senza tirare in ballo il fatto complessivo che è un magnete. Ma è chiaro che se qualcuno mi fa vedere la stessa cosa in relazione a un materiale ferromagnetico, per me va benissimo, anzi ancora meglio.

[davidde]

Convinto, magari a torto, che un campo magnetico in ultima analisi esercita una forza su qualche oggetto perché esercita una forza su cariche in moto in qualche modo solidali con l'oggetto

Detto grossolanamente a livello microscopico il magnetismo è il risultato della rotazione degli elettroni sul proprio asse e sull'orbita intorno al nucleo. Questo fa si che ogni atomo sia paragonabile ad una spira percorsa da corrente e per questo sia sede di un piccolo campo magnetico. All'interno di un materiale l'orientamento di questi campi magnetici è casuale ma nei metalli, in presenza di un campo magnetico esterno, si allineano ad esso. Così gli oggetti metallici immersi in un campo magnetico si magnetizzano. Nel video mi sembra spiegato bene...

Mi si dice che un pezzo di alluminio con delle correnti indotte al suo interno si sposta, almeno da un certo punto in poi, seguendo le linee di campo di B. Rispetto a ciò io vorrei sapere nello spostarsi come sono diretti campo B, forza e correnti e quindi capire da ciò perché l'oggetto si sposta lungo le linee di B senza tirare in ballo il fatto complessivo che è un magnete.

Indipendentemente dalle direzione del campo magnetico e quindi dal verso in cui scorre la corrente nel solenoide, la forza, se il blocchetto si trova affacciato ad una delle due estremità del solenoide, sarà orientata nel verso che tende a portarlo al centro di esso. Una volta che arriva al centro la forza si annulla e il blocchetto si ferma. Questo accade perché il blocchetto si è magnetizzato, non credo si possa prescindere da questo.